Reactions entre granulats calcaires et pate de ciment alumineux

Résumé

Comme avec le ciment Portland, la calcite réagit avec les ciments alumineux. Cette réaction a été étudiée par diffraction de rayons X globalement sur mortiers et localement sur éprouvettes mixtes. Nous montrons que les réactions d'hydratation du ciment alumineux sont profondément modifiées au voisinage de l'interface pâte-granulat du fait de la nature calcaire de ce dernier. Les aluminates monocalcique (CAH₁₀) et bicalcique (C₂AH₈) se transforment en carboaluminate de calcium hydraté par réaction avec la calcite. La réaction se produit en deux étapes: formation du composé$C_4 A.1/2\bar C.12H_2 O$ puis transformation en C₃A.CaCO₃.11H₂O. Il est bien connu que cette réaction retarde la conversion des aluminates hydratés hexagonaux en aluminates cubiques C₃AH₆, responsable de désordres observés dans les bétons de ciment alumineux. Nous étudions ce retard de conversion en analysant également également des éprouvettes témoins préparées avec des granulats siliceux. La vitesse de conversion des trois composés C₂AH₈−CAH₁₀−C₃A.CaCO₃.11H₂O diminue dans cet ordre. Cette étude physico-chimique des réactions aux interfaces granulat—pâte de ciment alumineux constitue une étape permettant d'expliquer les différences de comportements mécaniques des bétons à liants alumineux.

Abstract

As it has been pointed out about Portland cement, the aluminous cement reacts with calcite. This reaction has been studied by X-ray diffraction with two types of specimen: the interfacial zone between cement paste and aggregate is investigated with a “double-specimen” model, the contact zone and the bulk are studied with mortars. The hydration reactions of the aluminous cement are largely changed in the interfacial zone by the calcareous nature of the aggregate. Calcite reacts with the two calcium aluminate hydrates CAH₁₀ et C₂AH₈ to form calcium hydrocarboaluminate. This reaction occurs in two steps: firstly C₄A.1/2C.12H₂O and secondly C₃A.CaCO₂.11H₂O. As we know, this reaction retards the conversion of the hexagonal aluminates in the cubic form C₃AH₆, which is responsible for damages on aluminous concretes. This retard of the conversion is studied for calcareous and siliceous concretes. The rate of the conversions depends on the nature of the hydrates; it decreases in the following order: C₂AH₈−CAH₁₀−C₃A.CaCO₃.11H₂O. The physico-chemical, study of the interfacial zone between aggregate and aluminous cement paste is a step in explaining the mechanical comportment of concretes made with aluminous binders.